热处理原理之马氏体转变

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① K-S关系
库尔久莫夫(Kurdjumov)和萨克斯(Sachs) 用X射线 极图法，测得了含碳1.4%的钢中，马氏体与奥氏 体间之间存在下列位相关系，即K-S关系。
{110} α′∥{111}γ； <111> α′∥<110>γ
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在 每 个 {111}γ 面 上马氏体可能有 6种不同的取向， 而立方点阵中有 4种{111}γ面。
这些位置实际上是由Fe原子构成的扁八面体的间隙
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0.500a0
0.707a0
铁素体的体心 立方点阵
a＝b ＝ｃ α=β=γ=90
马氏体的体心 正方点阵
a＝b ≠ ｃ
编辑ppt α=β=γ=90
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马氏体的点阵常数和钢中碳含量的关系也可用下列 公式表示
正方度
c a 0
a
a0
c / a 1
C%<0.6%为 (111)γ， 0.6-1.4%C为(225)γ， 惯习面指数随马氏体的
形成温度降低而增大。 C%>1.4%为(259)γ。
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⑷ 马氏体转变的不完全性 马氏体转变是在Ms～Mf之间进行的。 当Ms点低于室温时，则淬火到室温将得到100％A
当Ms点在室温以上、Mf在室温以下时，则淬火到 室温时将保留相当数量的残余A，若继续冷却到室 温以下，则残余A将继续转变为M。
式中： a0为α-Fe的点阵常数 a0 ＝２.861Å α =0.116 ± 0.002；
β =0.113 ± 0.002；
γ =0.046 ± 0.001； ρ-马氏体的碳含量（wt.%）
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⑵ 马氏体的异常正方度
c a 0
a
a0
c
/
a
1
新形成马氏体的正方度偏离公式给出的正方度，称 为马氏体异常正方度。
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马氏体形成时引起的表面倾动
马氏体长大是以切变方式进行的，说明M和A之间的
界面原子是共有的，而且整个相界面是互相牵制的，
上述界面称为共格界面，它是以母相的切变来维持
共格关系的，因此称为第二类共格界面。
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⑵ 马氏体转变的无扩散性
M转变只有点阵改组而无成分变化，转变时原子做 有规律的整体迁移，每个原子移动的距离不超过一 个原子间距，且原子之间的相对位置不发生变化。
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⑴ 马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象
在预先抛光的试样表面上，马氏体转变时在马氏体形 成的地方出现宏观倾斜隆起，呈现表面浮凸现象。
在显微镜 光线照射 下，浮凸 两边呈现 明显的山 阴和山阳.
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马氏体形成时引起的表面倾动
表面浮凸现象表明，奥氏体中已转变为马氏体的部 分发生了宏观切变而使点阵发生了重组，即马氏体 转变是通过奥氏体均匀切变进行的。
其主要实验证据有：
① 钢中奥氏体转变为马氏体转变时，仅由面心立方 点阵通过切变改组为体心正方点阵，而无成分的 变化；
② 马氏体转变可以在相当低的温度（甚至在4K）以
极快速度进行。
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⑶ 马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面
A. 位向关系 通过均匀切变形成的马氏体，与母相奥氏体之间 存在着严格的位向关系。在钢中已观察到的主要 有K-S关系、西山关系和G-T关系。
按K-S关系，马氏体在奥氏体中共有24种不同的
空间取向。
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② 西山关系 西山在Fe-30%Ni合金单晶中发现，在室温以上形 成 的 马 氏 体 和 奥 氏 体 之 间 存 在 K-S 关 系 ， 而 在 70℃以下形成的马氏体和母相奥氏体之间存在下列 位向关系，即西山关系：
{110}α′∥{111}γ； <110> α′∥<112>γ
异常高正方度：新形成马氏体的正方度远高于公式 给出的正方度－－－碳原子发生有序化转变
异常低正方度：新形成马氏体的正方度远低于公式
给出的正方度 －－－碳原子不发生有序化转变
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㈡ 马氏体转变的主要特点
⑴ 马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象 ⑵ 马氏体转变的无扩散性 ⑶ 马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面 ⑷ 马氏体转变的不完全性 ⑸ 马氏体转变的可逆性
Martensite M—马氏体
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6.1 马氏体的晶体结构和转变特点
㈠ 马氏体的晶体结构 ⑴ 马氏体的晶格类型
奥氏体 面心立方
固溶碳
铁素体 体心立方
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马氏体
Fe-C 合 金 的 马氏体是C在 α-Fe 中 的 过 饱和固溶体
4
碳原子在马氏体点阵中的位置
C在α-Fe体心立方点阵中分布的可能位置是晶胞的 各棱边的中央和面心处；
第六章
马氏体转变
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1
最初，将钢经奥氏体化 后快速冷却，抑制其扩 散性分解，在较低温度 下发生的无扩散型相变 称为马氏体相变。
如今，马氏体相变的含 义已经十分广泛。
凡是相变的特征属于切
变共格型的相变都称为
马氏体相变，其相变产
物都统称为马氏体。
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硬而脆的马氏体，配以适当回火，使钢件强韧化
{110} α′∥{111}γ 差 1° <111> α′∥<110>γ 差 2°
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B. 惯习面
马氏体转变不仅新相和母相之间具有严格的位向关 系，而且马氏体总是在母相的一定晶面上开始形成， 这个晶面称为惯习面，通常以母相的晶面指数表示 。
钢中常见的惯习面有三种：(111)γ、(225)γ、(259)γ。 惯习面随含碳量和形成温度不同而不同：
一般情况下，冷却到Mf点以下仍不能得到100％ 马氏体，还保留着一部分A。
由于一般钢材的Mf都低于室温，因此，在生产中
常为了获得更多的M而采用深冷处理工艺。
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⑸ 马氏体转变的可逆性
冷却时奥氏体通过马氏体相变机制可以转变为马 氏体，同样，重新加热时马氏体可以通过逆向马 氏体相变机制转变为奥氏体，即马氏体相变具有 可逆性。
{110} α′∥{111}γ； <111> α′∥<110>γ K-S
可见，西山关系与K-S关系之间，两者晶面的平行
关系相同，而晶向却有5°16′之差。
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按西山关系，马氏体在奥氏体中只有4×3＝12
种不同的空间取向。
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③ G-T关系
格伦宁格(Greninger)和特赖恩诺(Troiano)精确测 量了Fe-0.8%C-22%Ni合金奥氏体单晶中的马氏体 与奥氏体之间的位向关系，结果发现K-S关系中的 平行晶面和平行晶向实际上均略有偏差，即